CAN收發(fā)器在新能源車及儲(chǔ)能等行業(yè)大量使用，今天我們對(duì)CAN收發(fā)器的幾種典型工作模式做一下介紹，希望能有一個(gè)比較基本和正確的認(rèn)識(shí)。

一．CAN總線電平的定義

CAN收發(fā)器是一個(gè)介于CAN控制器和雙線物理總線之間的器件，它可以支持差分信號(hào)在總線傳輸。

圖1 CAN收發(fā)器的電平定義

正式介紹CAN收發(fā)器的工作模式之前，我們先了解一下CAN總線的電平定義。如上圖1所示，當(dāng)CAN總線的兩個(gè)差分線重合于1/2VCC時(shí)，此處以5V供電的CAN收發(fā)器為例說(shuō)明，這個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)著邏輯數(shù)據(jù)的1，這稱之為隱性狀態(tài)電平，與此相反，當(dāng)兩個(gè)差分線的電壓分離開(kāi)來(lái)時(shí)，如上圖中所示，CANH為3.5V,CANL為1.5V時(shí)，則邏輯數(shù)據(jù)為0，這稱之為顯性狀態(tài)電平。

這里的邏輯信號(hào)，也就是對(duì)應(yīng)于CAN收發(fā)器的TXD發(fā)送信號(hào)和RXD接收信號(hào)的電平，有了這個(gè)基本認(rèn)知就可以分析CAN收發(fā)器的典型工作模式。

二.典型芯片的內(nèi)部框圖

圖2 CAN收發(fā)器的內(nèi)部框圖

以ATA6560/ATA6561為例，我們簡(jiǎn)要分析一下其內(nèi)部框圖，從圖2上，我們可知CANH和CANL的差分信號(hào)，會(huì)接到內(nèi)部的高速比較器HSC，及喚醒比較器WUC，從而最后送到RXD。而TXD發(fā)送數(shù)據(jù)，首先經(jīng)過(guò)TXD的time-out定時(shí)器，后經(jīng)過(guò)信號(hào)斜率控制及驅(qū)動(dòng)傳輸?shù)?/span>CAN總線上，內(nèi)部的斜率控制器，這樣可以對(duì)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行斜率控制，以便對(duì)外界EME最低。

對(duì)于數(shù)字pin，RXD,TXD,NSIL,STBY等，其內(nèi)部有上拉電阻連接到VIO,所以其電平取決于VIO的連接，VIO連接到3.3V時(shí)，數(shù)字pin的電平為3.3V，這樣CAN收發(fā)器就可以直接接3.3V供電的MCU。

同時(shí)我們也看到框圖內(nèi)部包含溫度保護(hù)電路，關(guān)于保護(hù)部分，我們放在后面討論。

三.CAN收發(fā)器的典型工作模式分析

這里我們以ATA6561/ATA6560為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，芯片共有四種模式，未供電模式，正常模式，低功耗模式，靜默模式。

圖3 CAN收發(fā)器的幾種典型工作模式

通過(guò)圖3，我們可以簡(jiǎn)要看一下幾種工作模式的差異，只要通過(guò)STBY和NSIL及TXD的狀態(tài)，就可以確定各種不同的工作模式。

圖4 CAN收發(fā)器工作模式說(shuō)明

第一種工作模式是正常模式，即Normal Mode。當(dāng)STBY pin為低電平時(shí)，且NSIL和TXD為高電平時(shí)，芯片就進(jìn)入了正常模式，正常模式下，CAN收發(fā)器芯片可以通過(guò)CANH和CANL既可以發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收數(shù)據(jù)。

這種模式下，收發(fā)器的輸出驅(qū)動(dòng)器是使能的，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)從TXD進(jìn)入，然后送到CAN總線上。當(dāng)數(shù)據(jù)接收時(shí)，模擬差分信號(hào)從CAN總線上送到收發(fā)器芯片中，內(nèi)部的HSC高速比較器將這個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出到RXD pin上。

總線電壓是偏置在1/2VCC電壓上的，它同時(shí)具有欠壓檢測(cè)的功能，我們后續(xù)會(huì)進(jìn)行分析。

第二種工作模式是低功耗模式，即Stand-by Mode。當(dāng)STBY pin為高電平時(shí)，則進(jìn)入低功耗模式此時(shí)CAN收發(fā)器既不能發(fā)送數(shù)據(jù)，也不能接收數(shù)據(jù)，在此模式下，為了降低功耗，它將發(fā)送器和接收高速比較器HSC都進(jìn)行了關(guān)閉。

在低功耗模式下，為了具有總線喚醒功能，其中一個(gè)WUC喚醒比較器會(huì)一直監(jiān)控總線。當(dāng)總線狀態(tài)由隱性狀態(tài)轉(zhuǎn)化到顯性狀態(tài)，并且能夠持續(xù)時(shí)間大于twake，則接收信號(hào)RXD由高電平切換到低電平，對(duì)CAN控制器產(chǎn)生喚醒信號(hào)請(qǐng)求。

低功耗模式下，有三點(diǎn)值得注意，

其一，在低功耗模式下，CAN總線電壓被限制在GND電平了，這樣可以得到的功耗更小。

其二，當(dāng)總線產(chǎn)生持續(xù)的喚醒信號(hào)后，即顯性電平持續(xù)時(shí)間大于總線顯性time-out時(shí)間后，RXD會(huì)被從低電平切換到高電平，這樣就可以避免產(chǎn)生永久的喚醒信號(hào)。

其三，當(dāng)芯片具有NSIL pin時(shí)，建議將這個(gè)pin設(shè)為高電平，此時(shí)通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻接到VIO電壓，就不會(huì)由于NSIL接地而產(chǎn)生靜態(tài)消耗電流。這也是低功耗的設(shè)計(jì)方面。

第三種工作模式，是靜默模式，當(dāng)STBY和NSIL這兩個(gè)pin都是低電平時(shí)，芯片進(jìn)入靜默模式，在此模式下，CAN收發(fā)器只能接收數(shù)據(jù)，不能發(fā)送數(shù)據(jù)。另外，在此模式下，CAN總線為隱性狀態(tài)，CAN收發(fā)器的內(nèi)部功能都在正常工作，如HSC高速比較器等。這種模式帶來(lái)的好處是，故障的CAN控制器不會(huì)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)生破壞。

在當(dāng)前我們討論的芯片下，ATA6560/ATA6561，只能在ATA6560下才能進(jìn)入靜默模式，它沒(méi)有外部的VIO pin，在ATA6561中的VIO pin被NSIL pin替換，而VIO和VCC在內(nèi)部連接，CAN收發(fā)器的供電VCC是5V,因此最好使用5V供電的MCU.

四．幾種典型模式之間的切換方式

圖5 低功耗模式到正常模式的切換

當(dāng)STBY從高電平切換到低電平后，且保持時(shí)間滿足規(guī)格（如圖6所示,此處為47uS Max），則可以由低功耗狀態(tài)轉(zhuǎn)到正常模式，注意此時(shí)需要TXD和NSIL都為高電平。值得注意的是，當(dāng)TXD為低電平時(shí)無(wú)法切換。

圖6 低功耗到正常狀態(tài)切換保持時(shí)間

圖7 靜默模式到正常模式的切換

當(dāng)TXD為高電平，STBY為低電平，此時(shí)NSIL從低電平切換到高電平后，且滿足保持時(shí)間規(guī)格（此處為10uS max），就進(jìn)入了正常模式。

圖8 靜默模式到正常模式切換保持時(shí)間

注意前面所述的這兩種切換的條件，都是TXD為高電平，即CAN總線處于隱性狀態(tài)。

總結(jié)，簡(jiǎn)要介紹及總結(jié)CAN收發(fā)器的幾種典型工作模式，及其切換方式，后面我們將介紹一些關(guān)于CAN收發(fā)器的保護(hù)功能。